氣體的質(zhì)量和體積的測定原理與方法講義

1、實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究 氣體的質(zhì)量和體積的氣體的質(zhì)量和體積的 測定原理與方法測定原理與方法1.1.氣體體積的測定氣體體積的測定 （1 1）原理：對(duì)于難溶于水且不與水反應(yīng)（或無）原理：對(duì)于難溶于水且不與水反應(yīng)（或無 法用試劑直接吸收）的氣體（如法用試劑直接吸收）的氣體（如H H2 2、O O2 2等）通等）通 常采用排水量氣法測量它們的體積，根據(jù)排出常采用排水量氣法測量它們的體積，根據(jù)排出 的水的體積來確定氣體的體積。的水的體積來確定氣體的體積。 （2 2）量氣裝置）量氣裝置其中圖（其中圖（a a）會(huì)因集氣瓶至量筒之間的那段導(dǎo)管內(nèi)）會(huì)因集氣瓶至量筒之間的那段導(dǎo)管內(nèi)的液體無法讀出，而使測得的氣體體積偏小

2、的液體無法讀出，而使測得的氣體體積偏小 ；如；如果選用圖（果選用圖（d d）的裝置就可以避免這樣的誤差，其）的裝置就可以避免這樣的誤差，其實(shí)驗(yàn)步驟為實(shí)驗(yàn)步驟為: :檢驗(yàn)裝置的氣密性；連接好收集檢驗(yàn)裝置的氣密性；連接好收集裝置后，在量氣筒內(nèi)注滿水，上下移動(dòng)乙管，使裝置后，在量氣筒內(nèi)注滿水，上下移動(dòng)乙管，使甲管內(nèi)的液面處在甲管內(nèi)的液面處在“0”0”刻度；反應(yīng)完畢，上下刻度；反應(yīng)完畢，上下移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管內(nèi)的液面保持相平，再讀移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管內(nèi)的液面保持相平，再讀出甲管內(nèi)氣體體積數(shù)。這套裝置的好處是成功的出甲管內(nèi)氣體體積數(shù)。這套裝置的好處是成功的避免了裝置避免了裝置( (a a) )的不

3、足的不足, ,利用反應(yīng)前裝置內(nèi)外的氣利用反應(yīng)前裝置內(nèi)外的氣壓相等，反應(yīng)后上下移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管內(nèi)壓相等，反應(yīng)后上下移動(dòng)乙管，使甲、乙兩管內(nèi)的液面保持相平，從而保持反應(yīng)后裝置內(nèi)外的氣的液面保持相平，從而保持反應(yīng)后裝置內(nèi)外的氣壓相等，這樣測得的結(jié)果才比較準(zhǔn)確。但這套裝壓相等，這樣測得的結(jié)果才比較準(zhǔn)確。但這套裝置也有不足，操作復(fù)雜。置也有不足，操作復(fù)雜。（3 3）讀取體積：）讀取體積：讀數(shù)時(shí)注意讀數(shù)時(shí)注意: :冷卻至室溫；調(diào)節(jié)兩液面相平；冷卻至室溫；調(diào)節(jié)兩液面相平；視線與凹液面的最低處相切。視線與凹液面的最低處相切。【實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究1 1】 某研究性學(xué)習(xí)小組為證明在同溫某研究性學(xué)習(xí)小組為證明在

4、同溫 同壓下，相同濃度相同體積的不同強(qiáng)度的一元同壓下，相同濃度相同體積的不同強(qiáng)度的一元 酸與足量鎂帶反應(yīng)時(shí)，生成氫氣的體積相同而酸與足量鎂帶反應(yīng)時(shí)，生成氫氣的體積相同而 反應(yīng)速率不同，同時(shí)測定實(shí)驗(yàn)室條件下的氣體反應(yīng)速率不同，同時(shí)測定實(shí)驗(yàn)室條件下的氣體 摩爾體積。設(shè)計(jì)的簡易實(shí)驗(yàn)裝置如下圖。該實(shí)摩爾體積。設(shè)計(jì)的簡易實(shí)驗(yàn)裝置如下圖。該實(shí) 驗(yàn)的主要操作步驟如下：驗(yàn)的主要操作步驟如下：.配制濃度均為配制濃度均為0.5 0.5 molmol/L /L H H2 2SOSO4 4溶液和溶液和 H H2 2C C2 2O O4 4溶液；溶液；用用 量取量取10.00 10.00 mLmL 0.5 0.5 mo

5、l/L mol/L H H2 2SOSO4 4和和H H2 2C C2 2O O4 4溶液分別加入兩個(gè)錐形瓶中；溶液分別加入兩個(gè)錐形瓶中；分別稱取除去表面氧化膜的鎂條并系于銅分別稱取除去表面氧化膜的鎂條并系于銅絲末端；絲末端；檢查裝置的氣密性，在廣口瓶中裝滿水，按檢查裝置的氣密性，在廣口瓶中裝滿水，按圖連接好裝置；圖連接好裝置；將銅絲向下移動(dòng)將銅絲向下移動(dòng), ,使足量鎂帶浸入酸中使足量鎂帶浸入酸中( (銅絲不銅絲不與酸接觸與酸接觸) )，至反應(yīng)完全，記錄，至反應(yīng)完全，記錄 ；反應(yīng)結(jié)束后，讀取量筒中水的體積為反應(yīng)結(jié)束后，讀取量筒中水的體積為y y mLmL。.請將上述步驟補(bǔ)充完整并回答下列問題：

6、請將上述步驟補(bǔ)充完整并回答下列問題：（1 1）用密度為）用密度為1.84 1.84 g/cmg/cm3 3 98%98%的濃的濃H H2 2SOSO4 4配制配制250 250 mL mL 0.5 0.5 mol/Lmol/L的的H H2 2SOSO4 4溶液，所需要的主溶液，所需要的主要儀器有要儀器有 、 、燒杯、玻璃、燒杯、玻璃棒、酸式滴定管。棒、酸式滴定管。（2 2）以下是讀取量筒內(nèi)水的體積時(shí)必須包括的）以下是讀取量筒內(nèi)水的體積時(shí)必須包括的幾個(gè)步驟：使乙、丙中液面相平；將裝置幾個(gè)步驟：使乙、丙中液面相平；將裝置冷卻至室溫；讀取量筒內(nèi)水的體積。這三步冷卻至室溫；讀取量筒內(nèi)水的體積。這三步操

7、作的正確順序是操作的正確順序是 。（3 3）讀取量筒內(nèi)水的體積時(shí)，若丙中液面高于）讀取量筒內(nèi)水的體積時(shí)，若丙中液面高于乙中液面，使乙、丙中液面相平的操作是乙中液面，使乙、丙中液面相平的操作是 。（4 4）簡述速率不等的原因是）簡述速率不等的原因是 ，銅絲不與酸接觸的原因是銅絲不與酸接觸的原因是。解析解析 .根據(jù)量取溶液體積的精確度要求可根據(jù)量取溶液體積的精確度要求可知應(yīng)使用酸式滴定管；比較知應(yīng)使用酸式滴定管；比較H H2 2SOSO4 4、H H2 2C C2 2O O4 4反反應(yīng)速率可通過觀察氣泡或完全反應(yīng)所需時(shí)間長短。應(yīng)速率可通過觀察氣泡或完全反應(yīng)所需時(shí)間長短。.(1).(1)配制溶液需要

8、使用特定的儀器（配制溶液需要使用特定的儀器（250 250 mLmL的的容量瓶），定容時(shí)需要用到膠頭滴管。（容量瓶），定容時(shí)需要用到膠頭滴管。（2 2）為保）為保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確, ,應(yīng)該將氣體冷卻至室溫和相同應(yīng)該將氣體冷卻至室溫和相同壓強(qiáng)下，所以應(yīng)該先進(jìn)行操作壓強(qiáng)下，所以應(yīng)該先進(jìn)行操作, ,然后調(diào)整液面使然后調(diào)整液面使氣體壓強(qiáng)等于外界大氣壓氣體壓強(qiáng)等于外界大氣壓, ,最后正確讀數(shù)。最后正確讀數(shù)。(3)(3)由由題意可知，丙（量筒）中的液面高于乙的液面題意可知，丙（量筒）中的液面高于乙的液面, ,故故應(yīng)將丙向下移動(dòng)。應(yīng)將丙向下移動(dòng)。(4)(4)因?yàn)橐驗(yàn)镠 H2 2SOSO4 4

9、是強(qiáng)酸、是強(qiáng)酸、H H2 2C C2 2O O4 4是弱酸，故相同濃度的溶液中是弱酸，故相同濃度的溶液中H H2 2SOSO4 4的氫離子濃度的氫離子濃度大，反應(yīng)速率快。若銅絲接觸溶液，則構(gòu)成原電大，反應(yīng)速率快。若銅絲接觸溶液，則構(gòu)成原電池，使反應(yīng)速率加快，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度降低。池，使反應(yīng)速率加快，使實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可信度降低。答案答案 .酸式滴定管酸式滴定管 反應(yīng)所需時(shí)間反應(yīng)所需時(shí)間.（1 1）250 250 mLmL容量瓶容量瓶 膠頭滴管膠頭滴管 （2 2） (3)(3)丙向下移動(dòng)丙向下移動(dòng)（4 4）氫離子濃度不同）氫離子濃度不同 鎂與銅易形成原電池，加快鎂與銅易形成原電池，加快反應(yīng)速率，干擾

10、實(shí)驗(yàn)的測定反應(yīng)速率，干擾實(shí)驗(yàn)的測定2.2.氣體質(zhì)量的測定氣體質(zhì)量的測定 （1 1）原理：氣體的質(zhì)量一般采用間接的方法來）原理：氣體的質(zhì)量一般采用間接的方法來測定，對(duì)一些可用試劑直接吸收的氣體根據(jù)氣測定，對(duì)一些可用試劑直接吸收的氣體根據(jù)氣 體的某些性質(zhì)（如酸堿性或溶解性）采用合適的體的某些性質(zhì)（如酸堿性或溶解性）采用合適的 吸收劑（如濃硫酸、堿石灰）和實(shí)驗(yàn)裝置（如洗吸收劑（如濃硫酸、堿石灰）和實(shí)驗(yàn)裝置（如洗 氣瓶、干燥管）來吸收，通過吸收裝置吸收前后氣瓶、干燥管）來吸收，通過吸收裝置吸收前后 的質(zhì)量差得到氣體的質(zhì)量。的質(zhì)量差得到氣體的質(zhì)量。 （2 2）測量裝置）測量裝置【實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)探究2 2】

11、 碳酸鈉樣品中往往含有少量碳酸鈉樣品中往往含有少量NaClNaCl, , 現(xiàn)欲測定樣品中現(xiàn)欲測定樣品中NaNa2 2COCO3 3的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某探究性的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，某探究性 學(xué)習(xí)小組分別設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案。請回答下學(xué)習(xí)小組分別設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)方案。請回答下 列有關(guān)問題：列有關(guān)問題： 把一定質(zhì)量的樣品和足量的稀硫酸反應(yīng)，采用把一定質(zhì)量的樣品和足量的稀硫酸反應(yīng)，采用 下圖所示裝置，通過稱量反應(yīng)前后盛有堿石灰下圖所示裝置，通過稱量反應(yīng)前后盛有堿石灰 的的U U型管質(zhì)量，利用其質(zhì)量差求算樣品的純度。型管質(zhì)量，利用其質(zhì)量差求算樣品的純度。該實(shí)驗(yàn)的操作步驟有：該實(shí)驗(yàn)的操作步驟有：在在U U型管內(nèi)填滿堿石灰，質(zhì)量為型管內(nèi)填滿堿石灰，質(zhì)量為m m g g 取取n n g g樣樣品裝入廣口瓶中品裝入廣口瓶中 檢驗(yàn)裝置的氣密性檢驗(yàn)裝置的氣密性 緩慢鼓緩慢鼓入空氣數(shù)分鐘，再稱量入空氣數(shù)分鐘，再稱量U U型管質(zhì)量為型管質(zhì)量為w w g g 關(guān)閉止關(guān)閉止水夾水夾 打開止水夾打開止水夾緩慢加入稀硫酸至不再產(chǎn)生氣體為止緩慢加入